Nascita ed evoluzione della Luna

La Luna è il corpo celeste più vicino al nostro pianeta; fonte di ispirazione per artisti e poeti e meta di coraggiosi astronauti. Eppure, se chiunque può vedere la Luna, solo in pochi la osservano con reale consapevolezza. Unire conoscenza ed emozioni in un unico sguardo genera nell’osservatore una miscela esplosiva che speriamo di riuscire a farvi assaporare attraverso gli articoli presenti in questo sito. È proprio questa miscela straordinaria che è riuscita in taluni casi a trasformare persone “comuni” in astrofili.

Iniziamo quindi in nostro viaggio alla riscoperta della Luna partendo da un punto lontano nel tempo, agli albori del nostro Sistema Solare. Circa 4.6 miliardi di anni fa, da una grande nubi di gas e polveri, nacque il Sole e intorno ad esso i progenitori degli attuali pianeti. Tra questi vi era ovviamente la Terra che a quel tempo doveva apparire come un pianeta caldo, coperto di lava e continuamente bombardato da impatti meteorici. Secondo l’ipotesi nota come “del grande impatto”, formulata nel 1975 da W. Hartmann e D. Davis, un pianeta di dimensioni simili a quelle di Marte colpì la Terra in quell’epoca. L’impatto fu devastante: gran parte del pianeta impattante così come una significativa parte del mantello terrestre vennero proiettate nello spazio. I detriti, riscaldati a temperature elevate durante l’impatto persero tutte le sostanze volatili. Successivamente, alcuni di questi detriti ricaddero sulla Terra mentre quelli che si trovavano sufficientemente lontani dal nostro pianeta condensarono formando un nuovo corpo celeste: la Luna.

Figura 1: Raffigurazione dell’ipotesi del “grande impatto”. Un corpo di dimensioni simili a quelle di Marte impatta con la Terra [A]. Il Nucleo del corpo impattante si fonde con quello terrestre mentre il mantello del corpo impattante e parte di quello terrestre vengono proiettati nello spazio (in blu) [B]. I detriti iniziarono ad orbitare intorno alla Terra [C] fondendosi e creando quella che sarà la Luna [D].

La neonata Luna era però molto differente da quella che conosciamo oggi. Innanzitutto, essa era molto più vicina alla Terra di quanto lo sia ora, ruotava molto velocemente su sé stessa con un periodo pari a circa quattro ore ed aveva un campo magnetico simile a quello terrestre. A partire da una distanza di qualche decina di migliaia di chilometri, la Luna si allontanò piano piano dalla Terra e, per effetto di forze di marea, trasformando in qualche decina di migliaia di anni il suo moto in moto sincrono. Questo vuol dire che il periodo di rotazione della Luna andò nel tempo via via a diminuire eguagliando quello di rivoluzione, pari a quell’epoca a circa venti giorni. L’effetto pratico è che da allora la Luna mostra sempre lo stesso lato alla Terra. Questo è un primo effetto pratico che possiamo osservare direttamente con i nostri occhi. Infatti, osservando notte dopo notte la Luna scoprirete che essa rivolge a noi sempre la stessa faccia celandoci l’altro lato (detto lato lontano o lato nascosto della Luna).

Figura2: il lato visibile e nascosto della Luna (Courtesy NASA/JPL-Caltech)

L’allontanamento della Luna dal nostro pianeta è un processo ancora non del tutto terminato. Ogni anno il nostro satellite naturale aumenta il suo raggio orbitale di 3.8 cm. Ma torniamo a 4.6 miliardi di anni fa ed andiamo ad analizzare la storia della neonata Luna: un corpo celeste estremamente caldo, coperto di rocce allo stato fuso (magma) e in moto sincrono con la Terra. Tra queste rocce fuse ve ne è una che ha giocato un ruolo importante nell’evoluzione della Luna: l’anortosite. Questa, di colore bianco sporto, è una roccia magmatica intrusiva costituita quasi completamente da feldspato. L’anortosite è meno densa del magma lunare e pertanto veniva portata in superficie dalle correnti magmatiche formando dei veri e propri blocchi di roccia galleggianti. I minerali più densi ricchi di ferro e magnesio sono invece affondati nel magma andando a costituire quello che sarà il mantello lunare. 4.4 miliardi di anni fa l’anortosite è andata raffreddandosi e solidificandosi ha formato quella che oggi identifichiamo come crosta lunare e osserviamo ad occhio nudo o al telescopio sotto forma di “terre” (Highlands in inglese): le regioni “chiare” del disco lunare.

A seguito del suo moto sincrono, il lato della Luna rivolto verso Terra ha subito un riscaldamento più efficiente e continuativo del lato nascosto. L’anortosite si è così solidificata in modo diverso nei due emisferi creando un’asimmetria dello spessore della crosta che oggi ha uno spessore di 60 km nel lato visibile e 100 km nel lato nascosto. Ora che la Luna è solidificata, la presenza del magma in superficie è ridotto ai soli bacini di impatto meteoritici. Tale magma risale dalle regioni più profonde della crosta lunare ed ha una composizione differente da quello primordiale detta KREEP (potassio, terre rare e fosforo). Tra 4.1 e 3.8 miliardi di anni fa, il Sistema Solare interno è stato caratterizzato da un aumento vertiginoso del numero di impatti tra pianeti e corpi di medie-piccole dimensioni. In questo periodo ha luogo un grande impatto meteorico, il cui bacino di impatto verrà successivamente riempito di lava: il mare Nectaris. Questo darà il nome al periodo geologico detto Nettariano compreso tra i 3.92 ed i 3.85 miliardi di anni fa. Il periodo compreso dall’origine della Luna a 3.9 miliardi di anni fa viene detto pre-Nettariano. Parliamo qui per la prima volta di “mari”. Queste indicano le regioni più “scure” del disco lunare, in opposizione alle terre. Il loro colore è determinato dalla natura delle rocce che li compongono. A seguito di un grande impatto meteorico, la crosta lunare può assottigliarsi così tanto da permettere al magma sottostante di fuoriuscire sotto forma di lava creando dei veri e proprie pianure basaltiche. Il basalto è ha un colore scuro, tendente al nero e quindi molto differente da l’anortosite che compone le terre. Il mare Nectaris è quindi il mare più antico ed è possibile osservarlo ancor oggi.  Successivamente vi sono stati numerosi impatti meteorici di grandi dimensioni che hanno generato gli altri mari lunari e i grandi crateri da impatto e sono stati utilizzati per dividere la storia geologica del nostro satellite. In particolare, il periodo compreso tra 3.85 e 3.20 miliardi di anni fa è detto Imbriano a seguito dell’impatto che generò il mare Imbrium. Tra 3.2 e 1.1 miliardi di anni fa abbiamo il periodo Eratosteniano che prende il nome dal cratere Eratostene e da 1.1 miliardi di anni fa ad oggi abbiamo il periodo Copernicano che prende il nome dal cratere Copernico.

Il differente spessore della crosta tra il lato visibile e quello nascosto della Luna ha fatto si che il lato nascosto sia quasi praticamente privo di mari. Gli impatti meteorici nel lato nascosto non sono infatti riusciti a perforare la spessa crosta lunare prevenendo la fuoriuscita di magma.

Oggi, dopo 4.4 miliardi dalla solidificazione della crosta, la Luna è ritenuta un corpo celeste geologicamente inattivo. Questo sarebbe dimostrato dall’indebolimento del campo magnetico, ora ridotto a circa un centesimo di quello terrestre e dall’assenza di fenomeni vulcanici e tettonici. Persino i terremoti sono deboli ed originati da impatti meteorici o effetti mareali. Fino a pochi anni fa si credeva che l’origine di questa inattività risalisse al periodo Eratosteniano. Nel 2009 invece, grazie ai risultati ottenuti dalla sonda Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) è stata rivelata dell’attività vulcanica risalente a “soli” 100 milioni di anni fa.

 In questo articolo abbiamo analizzato la nascita della Luna e la sua evoluzione. Malgrado le numerose informazioni che ci giungono dalle sonde spaziali, dai telescopi terrestri e dalle misure effettuate direttamente sulla superficie lunare dalle missioni Apollo, ancora oggi la storia della Luna è ricca di ombre e misteri. Capire la formazione e l’evoluzione della Luna è di fondamentale importanza per comprendere la nascita del nostro pianeta e lo sviluppo dell’intero Sistema Solare. Proprio la sua storia e le sue caratteristiche orbitali potrebbero aver influenzato l’evoluzione della vita sul nostro pianeta.

Emozioni Lunari: la storia della Luna

In questo paragrafo andremo a descrivere come “vedere” con i nostri occhi alcuni dei concetti descritti in questo articolo. In particolare, affronteremo i seguenti temi: il moto sincrono lunare e i periodi geologici della Luna.

IL MOTO SINCRONO LUNARE

La Luna si muove di moto sincrono ovvero il suo periodo di rivoluzione coincide con quello di rotazione: in breve la Luna ruota intorno alla Terra nello stesso tempo in cui ruota su se stessa. Dal punto di vista pratico, il moto sincrono si riflette nel fatto che la Luna mostra a noi sempre la stessa faccia. L’avete mai notato? Utilizzando i “mari” e le “terre” come riferimento (ovvero le macchie chiare e scure presenti sulla superficie lunare) guardate ad occhio nudo il nostro satellite artificiale e notate come questo mostri a noi sempre la stessa faccia.

Figura 3: immagine della Luna visibile dall’emisfero boreale (sinistra) ed australe (destra)

Curiosità: l’immagine della superficie lunare dipende dal punto della Terra da cui la si osserva. Nell’emisfero australe dove le persone si trovano effettivamente “a testa in giù” rispetto agli abitanti dell’emisfero boreale (noi) osserveranno la Luna capovolta. Questo è spesso visibile nei film girati in Africa, Sud America o Australia dove la Luna all’alba o al tramonto è capovolta.

I PERIODI GEOLOGICI DELLA LUNA

Impariamo ad individuare sulla Luna i mari e i crateri che hanno determinato i periodi geologici sulla Luna. Per fare ciò armiamoci di un binocolo ed utilizziamo l’immagine della Luna mostrata qui sotto per orientarci ed individuare le formazioni che hanno dato nome ai periodi geologici lunari: Mare Nectaris, Mare Imbrium, cratere Eratostene e cratere Copernico.

Figura 4: Strutture che hanno dato il nome ai periodi geologici lunari. Mare Nectaris (rosso), Mare Imbrium (blu), cratere Eratostene (giallo) e cratere Copernico (verde)

Curiosità: ancora una volta è un italiano a lasciare il segno nello studio dell’Universo. Infatti, fu Giovanni Battista Riccioli a dare i nomi alle formazioni lunari che oggi utilizziamo.

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.